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法學什麼是記憶體層次結構？
計算機記憶體層次結構看起來像一個金字塔結構，用於描述不同記憶體型別之間的差異。它根據層次結構將計算機儲存分開。
第0級：CPU暫存器
第1級：快取記憶體
第2級：主記憶體或主儲存器
第3級：磁性磁碟或輔助儲存器
第4級：光碟或磁帶等三級儲存器
在記憶體層次結構中，記憶體的成本和容量與速度成反比。此處裝置的排列方式是從快到慢，即從暫存器到三級儲存器。
讓我們詳細討論每個級別
第0級 - 暫存器
暫存器位於CPU內部。由於它們位於CPU內部，因此它們的訪問時間最短。暫存器通常以千位元組為單位，是最昂貴且尺寸最小的。它們是使用觸發器實現的。
第1級 - 快取
快取記憶體用於儲存處理器經常訪問的程式段。它價格昂貴且尺寸較小，通常以兆位元組為單位，並使用靜態RAM實現。
第2級 - 主記憶體或主儲存器
它直接與CPU和透過I/O處理器與輔助儲存裝置通訊。主記憶體比快取記憶體便宜且尺寸更大，通常以千兆位元組為單位。此記憶體是使用動態RAM實現的。
第3級 - 輔助儲存
輔助儲存裝置，如磁性磁碟位於第3級。它們用作備份儲存。它們比主記憶體便宜且尺寸更大，通常為幾TB。
第4級 - 三級儲存
三級儲存裝置，如磁帶位於第4級。它們用於儲存可移動檔案，是最便宜且尺寸最大的（1-20 TB）。
讓我們看看記憶體級別的大小、訪問時間和頻寬。
| 級別 | 暫存器 | 快取 | 主記憶體 | 輔助儲存器 |
| 頻寬 | 4k 到 32k MB/秒 | 800 到 5k MB/秒 | 400 到 2k MB/秒 | 4 到 32 MB/秒 |
| 大小 | 小於 1KB | 小於 4MB | 小於 2 GB | 大於 2 GB |
| 訪問時間 | 2 到 5納秒 | 3 到 10納秒 | 80 到 400納秒 | 5毫秒 |
| 由…管理 | 編譯器 | 硬體 | 作業系統 | 作業系統或使用者 |
為什麼系統中使用記憶體層次結構？
記憶體層次結構是根據訪問速度對計算裝置上存在的不同型別的儲存進行排列。在最頂層，效能最高的儲存是CPU暫存器，它們是讀取和寫入速度最快的。接下來是快取記憶體，然後是傳統的DRAM記憶體，然後是具有不同效能級別的磁碟儲存，包括SSD、光碟和磁性磁碟驅動器。
為了彌合處理器記憶體效能差距，硬體設計人員越來越依賴記憶體層次結構頂部的記憶體來縮小/減少效能差距。這是透過越來越大的快取層次結構（處理器可以更快地訪問）來實現的，從而減少了對速度較慢的主記憶體的依賴。
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